Освоение Венеры

[ВадимZero]

Кстати, интересно, если на Венеру привести  количество воды сравнимое с тем что на Земле, начнется ли геохимический процесс извлечения углекислого газа или высокая температура помешает?

[SY]

Кстати, интересно, если на Венеру привести  количество воды сравнимое с тем что на Земле, начнется ли геохимический процесс извлечения углекислого газа или высокая температура помешает?

В нынешних условиях жидкой воды на поверхности Венеры быть не может в принципе.
Но с водяным паром начнет активно взаимодействовать сернистый газ. Что бы ни стали делать с атмосферой Венеры, самые первые изменения коснуться именно паров серной кислоты и сернистого газа. Они первые кандидаты на извлечение из атмосферы, поэтому надо смотреть что будет с атмосферой после их исчезновения, и что будет при этом с поверхностью.
Мы хоть и говорим атмосфера Венеры, но в бытовом плане это больше похоже на жидкость, чем на газ.

[SY]

Перестройку атмосферы можно было бы начать на плавающих в атмосфере заводах, которые бы извлекали из атмосферы углерод и серу, а выделяли бы кислород Поначалу, пока планета не начала остывать, просто так выбрасывать графит и серу на поверхность нельзя - их придется накапливать в летающих по принципу дирижабля контейнерах, либо использаовать на строительство светорассеивающего(затеняющего) кольца.

[shuricos]

Кстати, интересно, если на Венеру привести  количество воды сравнимое с тем что на Земле, начнется ли геохимический процесс извлечения углекислого газа или высокая температура помешает?

Вы имеете в виду: станет ли вода катализатором поглощения углекислого газа почвами Венеры? Не знаю. Может быть, кто-то из форумчан подскажет.
Но вода может связать СО2, унести его с собой под землю, где давление достаточно для того, чтобы СО2 оставался в жидком состоянии даже при нормальной температуре. Такое давление эквивалентно примерно 750 метрам воды.
Если же говорить о связывании СО2 фотосинтезом, то для этого на Венере потребовалось бы 1/10 часть от земных запасов воды. Это чрезвычайно много! Если каждый день доставлять по одной комете средних размеров, то потребуется полмиллиона лет, чтобы доставить всю эту воду.

Этот сценарий хорошо ложится на высказанное мною ранее предложение осуществлять экранирование Венеры хвостами комет, размещённых в точке L1. Постепенно добавляя кометы в эту точку, мы обеспечим экран на многие тысячи лет. Но надо понимать, что при этом приведение Венеры в приемлемое для человека состояние будет слишком длительным (к планированию на полмиллиона лет вперёд человечество пока не готово).

Кстати, интересный вопрос - если на поверхность Венеры доставить так много льда, то он, плавясь и закипая, будет поглощать из атмосферы планеты много тепла. Удельная теплоёмкость воды в 4 раза выше, чем у СО2 в атмосфере Венеры. При этом, как я уже сказал выше, для биологического связывания СО2 потребуется только 2,44 раза меньше воды, чем масса СО2. Это означает, что добавление такого количества льда комет на поверхность Венеры само по себе может остудить поверхность до температуры от 0С до 50С.

Но это всё-таки довольно длительный процесс (доставлять придётся всё то же количество комет за всё те же вышеназванные оценочные полмиллиона лет). Хотелось бы в обозримом будущем сделать поверхность Венеры пригодной для человека хотя бы в специальном костюме.
Для этого нужно относительно быстро осадить весь углекислый газ. Но и тогда оставшийся в атмосфере азот обеспечит довольно высокое давление - около 2,5...3 земных атмосфер. В принципе, это уже приемлемо для продолжительного пребывания или даже жизни людей на Венере, можно даже дышать кислородом.

Чтобы относительно быстро избавиться от почти всего СО2, планету придётся остудить до глубокого мороза - минус 65...70С в самых жарких регионах. Это позволит при давлении 3 бар иметь на поверхности Венеры "сухой лёд". По моим подсчётам, средняя толщина ледяного покрова составит примерно 670 метров. Фактически планета превратится в "планету-снежок". Высокое альбедо и практически полное отсутствие парниковых газов в атмосфере приведёт к тому, что поддерживать такую низкую температуры будет несложно; возможно, получится обойтись даже без экранирования солнечного света.

Проблему будет представлять тепло недр Венеры, которое будет растапливать нижнюю часть ледников. Впрочем, это тепло можно будет утилизировать, просверлив скважины и используя вырывающийся газообразный СО2 для выработки электроэнергии для освещения и отопления баз и теплиц.

Конечно, такой климат сделает невозможной жизнь вне баз, не будет фотосинтеза в открытых водоёмах. Впрочем, как я показал выше, воды всё равно на Венере было бы недостаточно для переработки всего СО2. Поэтому невелика потеря. Зато мы получим возможность жизни и относительно свободного перемещения людей по поверхности. В воды хватит для полива растений для питания даже нескольких миллиардов человек. Тепличные растения будут постепенно изымать СО2 из атмосферы, давая кислород для дыхания людей и пищу для них.

Постепенно, по мере доставки на Венеру воды, она будет перерабатываться растениями в кислород и органику. Одновременно постепенно будет убывать и толщина "сухого льда". Через много-много сотен лет сухой лёд окончательно будет связан в почве Венеры. По мере таяния льда-СО2, венерианцы будут строить на поверхности планеты большое количество зеркал, чтобы сохранить высокое альбедо даже тогда, когда весь "сухой лёд" исчезнет.

Перевод Венеры в состояние "ледяного снежка" на сегодня - наименее энергозатратный метод, на мой взгляд. Потребуется только временный экран - на время, пока Венера остывает. А когда она превратится в "планету-снежок", то экран больше не понадобится. А когда лёд растает, уже будут готовы зеркала на поверхности, сооружение и обслуживание которых намного дешевле, чем космический экран в L1. Это снизит зависимость населения Венеры от техногенных катастроф (утери космического экрана по каким-либо причинам).

[LonelyWanderer]

Но проблема в том, что Марс не сможет долго удерживать не только более массивную атмосферу, но даже и 28% земной атмосферы он не удержит. Рано или поздно он свалится в то же состояние, в котором он находится сейчас - с чрезвычайно разреженной сухой атмосферой.

Приводил AlexAV статью, где говорилось о том, что на Марсе диссипация атмосферы реально идёт очень медленно и атмосферу он может удерживать долго. Отсутствие там атмосферы - следствие других процессов. Ссылку не помню, надо искать.

Краткая суть там была в том, что значительная часть атмосфера Марса улетела в эпоху молодого и более активного переменного Солнца, т.е. диссипациая происходила в основном в периоды сильных вспышек с солнечным ветром. Сейчас эти вспышки слабее и скорость диссипации значительно снизилась и атмосфера Марса, похоже, находится в равновессном состоянии, т.е. улетучивание примерно равно новым поступлениям газов (Олимп не так давно извергался, возможно во время ударного кратерообразования также выделяются газы и т.д). И сейчас мощная атмосфера Марса, возможно, смогла бы просуществовать значительно дольше, чем на заре истории планеты.

[LonelyWanderer]

Но проблема в том, что Марс не сможет долго удерживать не только более массивную атмосферу, но даже и 28% земной атмосферы он не удержит. Рано или поздно он свалится в то же состояние, в котором он находится сейчас - с чрезвычайно разреженной сухой атмосферой.

Титан как-то удерживает атмосферу. Да и на Марсе, судя по всему, была раньше нормальная атмосфера, если есть русла рек и озер - была жидкая вода. Весь вопрос в том, на сколько быстро будет теряться атмосфера. Если миллионы лет она сохранит приемлемое давление на поверхности, то терраформировать можно, ведь миллион лет очень большой промежуток времени, человечеству хватит. Да и можно временами ее подкачивать газами с той же Венеры.

Насчёт Титана понятно: там температура меньше минус 100. Но мы не можем жить при таких температурах. Повысим температуру, увеличится скорость молекул атмосферы и скорость их убегания в космос. Проблема серьезная. Миллион лет, конечно, не "хватит". Но время будет, чтобы найти решение. За этот срок даже массу планету увеличить можно. Хотя возникнут другие проблемы.

Титан, в отличии от Марса, возможно более геоактивен благодаря приливному разогреву от Сатурна. Сила солнечного ветра, и в особенности солнечных вспышек, там значительно слабее, что тоже увеличивает срок жизни атмосферы, так что не только температурные условияя влияют.

[LonelyWanderer]

Тут народ как-то лихо похоронил идею экрана меж Венерой и Солнцем. Я не согласен с похоронами даже когда речь идет об экране в традиционном понимании: не думаю, что это недостижимо для технологий 22-23 веков. Но сейчас я не о том. Реализация идеи может очень упроститься. Вот статья: "Умная пыль может изменить представление о космических телескопах"
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=6705
"Линзы телескопов однажды могут выпускаться в аэрозольных баллонах. Ученые из Ротчестерского технологического института и Лаборатории реактивного движения агентства NASA разрабатывают новый тип космических телескопов с линзами, представляющими собой большое скопление частиц, высвобождаемых из баллона, которые управляются лазером.
Такие подвижные линзы будут больше, дешевле и светлее, чем линзы традиционных космических систем формирования изображений, подобных космическим телескопам Хаббл или Джеймс Уэбб". И т.д.

Я к тому, что почему невероятно, что в будущем можно создать такую рассеивающую линзу вместо экрана? Выпустил такую "пыль из аэрозольного баллончика" и регулируй ее лазером или еще как. Метеориты ей не страшны, если что всегда можно "подпылить"

Я как то считал.. Экран не получится сделать достаточных размеров, т.к. его разорвут приливные силы. По-моему все эти экраны - это даже не научная фантастика. Достаточно крупное тело, которое сможет своей прочностью выдержать приливные нагрузки, может быть только в виде довольно узкого кольца (думаю, максимум в пару сотен километров толщиной) в цилиндрическом сечении или фрагмента такого кольца. Или в плоском сечении, но плоскость будет совпадать с экватором и тени будет еще меньше, чем в цилиндрическом случае.
А всякими аэрозолями и т.д, в тысячекилометровых масштабах вы не сможете управлять, все частицы собьются в кольца наподобии колец Сатурна и перестанут давать нормальную тень.
Но есть вариант создания узких колец на разных высотах с разными наклонениями. Например, на высоте в 1000 километров - 0 градусов наклонения, на 1010 - 1 градус наклонения. На 1020- 2 градуса. На 1900 - полярная орбита.
Но тоже, думаю, не будет эффективным. Под действием солечного ветра орбиты частиц будут колебаться, соседние  кольца сталкиваться и в результате большое количество узких колец собьются в несколько крупных и тени опять не будет.

[LonelyWanderer]

Так ведь эти организмы и поглотят углекислоту, снижая давление. А вода многократно ускорит поглощение её горными породами. Процесс долгий - дольше, чем на Марсе. Но зато какая планета в результате достанется! 

Согласно исследованиям http://hydrobiolog.narod.ru/2010/pdf_2010_3/romanenko_5.pdf , 1 грамм Хлореллы поглощает по 0,5 грамма СО2 в сутки.
Концентрация составляет примерно 0,1 грамм хлорелл на 1 куб.дм. воды.
Следовательно, 1 куб.м. воды, наполненной хлореллами (100 граммов хлорелл), может поглотить в сутки 50 граммов СО2, в год - 18,25 кг.

На Венере имеется 4,56*10^20 кг СО2 ( http://marsmeta.narod.ru/venera.html ). Это в 176 тыс. раз больше, чем в атмосфере Земли, т.е. почти весь этот объём является излишком.

Если гипотетически взять весь объём воды, имеющейся на Венере ( 2,35*10^17 кг ), представить себе, что весь этот объём заполнен хорошо работающими хлореллами, то получится, что им потребуется всего 106 лет, чтобы переработать весь углекислый газ из атмосферы Венеры.

Но проблема в том, чтобы конденсировать эту воду, чтобы она не ушла в глубокие слои под почву, чтобы не образовывала слишком глубоких водоёмов (иначе на глубине фотосинтеза не будет). Но главная проблема в другом. Даже если мы используем 100% этой воды, то её всё равно не хватит, чтобы полностью переработать СО2 в органику.

Для реакции фотосинтеза нужно равное количество моль углекислоты и воды: 6CO2 + 6H2O + солнечная энергия -> C6H12O6 + 6O2
Молярная масса СО2 = 44 гр/моль.
Молярная масса Н2О = 18 гр/моль.
Т.е. воды нужно в 2,44 раза меньше, чем связывается углекислого газа.
Т.е. чтобы переработать весь СО2 в атмосфере Венеры, потребуется 1,86*10^20 кг Н2О, а её в наличии имеется только 2,35*10^17 кг, т.е. в 791 раз меньше, чем нужно. На Венеру понадобится завезти 1,85*10^17 тонн воды, это 185 млн.куб.км воды!

Нужно надеятся не на органику, а на образование карбонатных пород. Земные запасы СО2 в основном в карбонатах, а не продуктах жизнедеятельности. Тут вода только как катализатор процесса. Тем не менее, чем воды больше, чем больше водоемов, тем быстрее процесс. Хотя геологически это очень длительный процесс. А для биологического способа воды нужно слишком много.

[LonelyWanderer]

А комет то хватит?
На Марс субарктический и то вряд ли.

Пояс Койпера, Рассейнный диск и только они. Их хватит, чтобы и Марс и Венеру превратить в планеты-океаны. Комет ни на что не хватит.

[shuricos]

Титан, в отличии от Марса, возможно более геоактивен благодаря приливному разогреву от Сатурна. Сила солнечного ветра, и в особенности солнечных вспышек, там значительно слабее, что тоже увеличивает срок жизни атмосферы, так что не только температурные условияя влияют.

Совершенно верно, на Титане ниже температура и сила солнечного ветра. Но даже и при этих условиях Титан сейчас имеет только 3% от первоначальной атмосферы.

[OratorFree]

Кстати, интересно, если на Венеру привести  количество воды сравнимое с тем что на Земле, начнется ли геохимический процесс извлечения углекислого газа или высокая температура помешает?

Так вода должна быть жидкой, что бы иметь контакт с силикатами.

Стр. 88 по ссылке.
В процессе образования Земли вода и
углекислый газ, частично освобождавшиеся при испарении падавших на Землю
планетезималей, сразу же усиленно связывались с ультраосновным по составу реголитом,
например, благодаря реакции серпентинизации
 4Mg2SiO4 + 4H2O + 2CO2 → Mg6[Si4O10](OH)8 + 2MgCO3 + 65,05 ккал/моль. (3.
Поскольку протопланетное вещество в зоне формирования Земли уже ранее было
существенно обеднено содержанием H2O и СО2 (о чем говорилось выше), то такой
процесс серпентинизации и другие аналогичные ему реакции гидратации реголита
практически полностью поглощали и погребали под новыми наслоениями земного
вещества практически все поступавшие на Землю количества воды и углекислого газа. Из
всех летучих лишь тяжелые благородные газы (Ne, Ar, Kr, и Xe), попадавшие на Землю в
исключительно малых количествах, возможно, с солнечным ветром, еще могли
сохраняться в газовой фазе протоатмосферы молодой планеты.

Вот если силикаты поднять в виде пыли в атмосферу, тогда имеет смысл скидывать воду.
Например бомбардировка кометами, после мощной термоядерной атаки. Да и поднятая пыль может заодно "охладить" атмосферу.

[shuricos]

Вот если силикаты поднять в виде пыли в атмосферу, тогда имеет смысл скидывать воду.
Например бомбардировка кометами, после мощной термоядерной атаки. Да и поднятая пыль может заодно "охладить" атмосферу.

В венерианском грунте есть окислы железа, магния, кальция, алюминия. Они могут помочь связать СО2 в виде карбонатов.

Но проблема в том, что поднятая пыль не сможет достаточно долго (десятки лет) достаточно эффективно отражать солнечный свет. Венера просто не успеет достаточно остыть. Получится, что карбонаты, опускаясь на поверхность, будут подвергаться сильному нагреву, что приведёт к их распаду с выделением СО2.

Так что, сначала надо остудить Венеру хотя бы до +31`С.
В этом случае СО2 выпадет в жидком виде. Смею предположить, что это позволит СО2 вступать в реакцию с FeO, MgO, CaO даже и без участия воды (т.е. без предварительного преобразования СО2 в угольную кислоту H2CO3).

Вот если бы удалось в короткий срок обрушить на Венеру достаточно много (180+ млн.куб.км) ледяных глыб (комет), тогда мы бы быстро получили сразу несколько желаемых эффектов:
1. Лёд остудил бы атмосферу Венеры до земных температур.
2. Мы бы получили достаточно много воды для осуществления реакций поглощения СО2 из венерианской атмосферы.
3. Падение комет подняло бы в воздух значительный объём венерианского грунта, который увеличил бы альбедо и лучше вступал бы в реакцию с СО2 и водой.
4. Возможно, падение комет придало бы дополнительное вращение Венере. Но сомневаюсь, что это осуществимо - уж слишком сильна синхронизация Венеры с Землёй и Меркурием. Попытка раскрутить Венеру может негативно повлиять на орбиту и вращение Земли, что нарушит климат на нашей собственной планете. Этого допускать никак нельзя. Поэтому падения комет на Венеру нужно рассчитывать так, чтобы это не повлияло на её орбиту и скорость вращения.

[shuricos]

Пояс Койпера, Рассейнный диск и только они. Их хватит, чтобы и Марс и Венеру превратить в планеты-океаны. Комет ни на что не хватит.

Хм... А разве ледяные глыбы из рассеяного диска, приблащаясь к Солнцу, не считаются кометами?

[SY]

Вот если бы удалось в короткий срок обрушить на Венеру достаточно много (180+ млн.куб.км) ледяных глыб (комет), тогда мы бы быстро получили сразу несколько желаемых эффектов:
1. Лёд остудил бы атмосферу Венеры до земных температур.

Энергия, выделившаяся при падении превысит поглощенное тепло. (mgh>>mq)
В условиях плотной атмосферы мелкая пыль может оседать очень долго. В верхних слоях атмосферы графитовая пыль может быть вполне химически стабильной

[LonelyWanderer]

Титан, в отличии от Марса, возможно более геоактивен благодаря приливному разогреву от Сатурна. Сила солнечного ветра, и в особенности солнечных вспышек, там значительно слабее, что тоже увеличивает срок жизни атмосферы, так что не только температурные условияя влияют.

Совершенно верно, на Титане ниже температура и сила солнечного ветра. Но даже и при этих условиях Титан сейчас имеет только 3% от первоначальной атмосферы.

Где то я пропустил может, почему 3%, откуда данные? Но даже если так, это не значит, что там было 45 атмосфер,  она как проточное пресноводное озеро - пополняется/утекает одновременно. Возможно сейчас она на балансе этих двух процессов.

[LonelyWanderer]

Пояс Койпера, Рассейнный диск и только они. Их хватит, чтобы и Марс и Венеру превратить в планеты-океаны. Комет ни на что не хватит.

Хм... А разве ледяные глыбы из рассеяного диска, приблащаясь к Солнцу, не считаются кометами?

Считаются. Но их по массе мало, чтобы океаны или хотя бы моря создать.

[Константин ВАРБ]

А комет то хватит?
На Марс субарктический и то вряд ли.

Пояс Койпера, Рассейнный диск и только они. Их хватит, чтобы и Марс и Венеру превратить в планеты-океаны. Комет ни на что не хватит.

А геотерраформинг как же?
Слой воды в метров 500 слить на Марс и Венеру и этого им хватит.
И ближе и дешевле.

[Константин ВАРБ]

Кстати, интересно, если на Венеру привести  количество воды сравнимое с тем что на Земле, начнется ли геохимический процесс извлечения углекислого газа или высокая температура помешает?

Сложный вопрос. При тех (700К+) температурах вроде бы распадаются не все карбонаты.
Состав её пород тоже пока неясен. 

[shuricos]

Слой воды в метров 500 слить на Марс и Венеру

Переместить часть воды с Земли на Марс и Венеру? Это как?

[shuricos]

Где то я пропустил может, почему 3%, откуда данные?

Сейчас и не вспомню, где читал. Википедия вот сообщает, что современные оценки таковы: Титан потерял от 33 до 99% своей первоначальной атмосферы.
Такие данные получены при сравнении количества изотопов азота 14N и 15N.